Os resíduos que sobram após a utilização de combustíveis fósseis podem esconder um “tesouro” de elementos de terras raras avaliado em muitos milhares de milhões de dólares.
De acordo com um artigo científico de 2024, geólogos estimaram que as cinzas de carvão geradas em centrais eléctricas a combustíveis fósseis poderão conter até 165 mil milhões de dólares norte-americanos em elementos de terras raras - e que até 97 mil milhões poderão, em teoria, ser recuperáveis de forma viável.
Uma equipa liderada por geocientistas da Universidade do Texas em Austin defende que trabalhar na recuperação destes elementos pode dar aos EUA uma fonte interna de matérias-primas críticas, sem a exigência de nova mineração intensiva e com menor dependência de importações, que hoje asseguram a maior parte do abastecimento norte-americano de terras raras.
“Isto é um exemplo perfeito de transformar resíduos em valor”, afirma a geóloga Bridget Scanlon, da Escola Jackson de Geociências. “A ideia é fechar o ciclo: aproveitar desperdícios, recuperar recursos que lá estão e, ao mesmo tempo, reduzir impactos ambientais.”
O que são elementos de terras raras e porque são “minerais críticos”
Os elementos de terras raras (muitas vezes referidos pela sigla ETR) formam um conjunto de 17 elementos: os 15 lantanídeos da tabela periódica, mais ítrio e escândio. Nos EUA, estes elementos são classificados como minerais críticos, por serem essenciais para centenas de sectores e tecnologias - incluindo baterias, turbinas eólicas, carros eléctricos e smartphones.
Apesar da sua importância estratégica, os EUA dispõem de poucas reservas próprias relevantes. Na prática, o país depende quase totalmente de importações, sendo que a maioria - cerca de 70% - tem origem na China.
Cinzas de carvão nos EUA: uma fonte de elementos de terras raras
Investigação recente sugere, porém, a existência de um depósito de ETR “à vista de todos”: as 52 mil milhões de toneladas de resíduos de cinzas de carvão produzidas por centrais eléctricas norte-americanas desde a década de 1950.
A lógica é simples. O carvão - matéria vegetal antiga, fossilizada ao longo de enormes períodos de tempo - não é quimicamente “puro”. À medida que se forma e endurece, incorpora quantidades vestigiais de outros materiais. Em condições normais, essas quantidades são tão pequenas que não compensam o esforço de extracção; dificilmente ultrapassariam o valor do próprio carvão enquanto combustível.
Quando o carvão é queimado, a situação muda. Os componentes combustíveis - como carbono, hidrogénio e enxofre - convertem-se sobretudo em gases e dissipam-se. Já as partes não combustíveis permanecem, incluindo minerais argilosos, quartzo e os próprios elementos de terras raras.
Como grande parte da massa inicial “desaparece” sob a forma de fumo e gases, a concentração de ETR nas cinzas vítreas resultantes torna-se 4 a 10 vezes superior à observada no carvão antes da combustão.
Convém sublinhar que, mesmo assim, estas concentrações ficam bem abaixo das de minérios comerciais. Ainda assim, há um argumento económico forte: refinar cinzas de carvão pode evitar nova mineração extractiva, porque aproveita material que já foi escavado e armazenado, tornando a operação potencialmente atractiva.
O que os dados indicam: volumes, acessibilidade e valor económico
Num trabalho co-liderado por Scanlon e pelo geólogo Robert Reedy, a equipa reuniu décadas de informação sobre composição das cinzas, eficiências de extracção e localização de depósitos de resíduos em todo o território norte-americano.
Com base nessa compilação, os investigadores calculam que, em depósitos acessíveis de cinzas de carvão entre 1985 e 2021, poderão existir cerca de 11 milhões de toneladas de elementos de terras raras - um volume que corresponde a quase oito vezes a quantidade presente nas reservas actualmente contabilizadas nos EUA.
Considerando apenas os 15 lantanídeos, o valor teórico total desses ETR em todas as cinzas de carvão dos EUA ronda 56 mil milhões de dólares. Contudo, a acessibilidade varia bastante conforme o local: estima-se que 30% a 70% das cinzas sejam efectivamente acessíveis, o que reduz o valor total nas porções acessíveis para cerca de 14 mil milhões de dólares.
Dentro desse subconjunto acessível, os lantanídeos que se conseguiria extrair de forma realisticamente viável teriam um valor até 8,4 mil milhões de dólares, segundo os autores.
O cenário muda de escala quando se acrescentam ítrio e escândio: ao incluí-los, as estimativas sobem para um valor total de 165 mil milhões de dólares, dos quais cerca de 97 mil milhões seriam recuperáveis, de acordo com o artigo.
Estas contas são, em grande medida, teóricas, porque os métodos de extracção ainda estão a ser afinados e avaliados. Ainda assim, o potencial é suficientemente elevado para que cientistas e o Governo dos EUA estejam a considerar seriamente as hipóteses.
“Além de reforçar a segurança energética dos EUA através do desenvolvimento de recursos de ETR, o valor económico da sua produção pode ajudar a compensar os custos de reabilitação de aterros e lagoas de cinzas sem impermeabilização, sobretudo em zonas ambientalmente vulneráveis”, conclui a equipa. “O potencial de desenvolver recursos de ETR a partir de cinzas de carvão deve ser analisado à escala global, em países onde existam cinzas de carvão disponíveis.”
O que falta resolver: tecnologia, ambiente e licenciamento
Mesmo com a promessa económica, a recuperação de elementos de terras raras a partir de cinzas de carvão exige resolver desafios práticos: seleccionar processos de separação eficientes, lidar com variações de composição entre depósitos e garantir que a remoção e o tratamento do material não criam novos impactos. Em particular, qualquer estratégia precisa de integrar-se com planos de remediação ambiental já em curso, para que a valorização de resíduos caminhe lado a lado com a redução de riscos em aterros e bacias antigas.
Também é crucial estabelecer modelos claros de cadeia de valor: quem detém o resíduo, quem financia a recuperação, como se certifica a qualidade dos concentrados e como se assegura a rastreabilidade. Se estes pontos forem bem desenhados, a abordagem pode funcionar como um exemplo de economia circular aplicada a matérias-primas críticas.
Outras vias para obter elementos de terras raras (e os seus obstáculos)
As cinzas de carvão não são a única via potencial para aumentar a oferta de terras raras, mas muitas alternativas enfrentam dificuldades semelhantes na extracção.
Nos últimos anos, vários cientistas sugeriram que vulcões podem ser uma fonte promissora destes minerais valiosos. O geólogo Michael Anenburg, da Universidade Nacional da Austrália, explicou que vulcões extintos ricos em ferro são frequentemente explorados para obter minério de ferro - e que os resultados do seu trabalho indicam que minas existentes nesses locais poderão, em certos casos, ser adaptadas para produzir também terras raras.
Outra possibilidade vem do mundo vegetal. Num estudo publicado muito recentemente, investigadores identificaram uma samambaia com uma capacidade extraordinária: acumular e armazenar elementos de terras raras nos tecidos, recolhendo-os de solos metálicos e ajudando, de forma natural, a extrair estes recursos do terreno.
Na explicação dos autores, o geocientista Liuqing He, da Academia Chinesa de Ciências, e colegas destacam que as terras raras são metais críticos para a energia limpa e para aplicações de alta tecnologia, mas a sua oferta enfrenta desafios ambientais e geopolíticos. Defendem ainda que a fitomineração - uma estratégia mais “verde” baseada em plantas hiperacumuladoras para extrair metais do solo - pode apoiar um fornecimento mais sustentável de ETR, embora continue pouco explorada.
Com várias frentes de investigação em aberto, torna-se evidente que muito dependerá de como o mundo decidirá extrair e processar estes elementos valiosos, equilibrando segurança de abastecimento, custos e impacto ambiental.
Publicação do estudo
O trabalho sobre elementos de terras raras em cinzas de carvão foi publicado em Novembro de 2024 na Revista Internacional de Ciência e Tecnologia do Carvão.
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